Indhold
I kemi forekommer en ligevægt i et system, når to modsatte reaktioner forekommer i samme hastighed. Det punkt, hvorpå denne ligevægt opstår, er indstillet ved termodynamik - eller mere specifikt af mængden af frigivet energi og ændringen i entropi forbundet med processen. Under givne temperaturer og trykforhold er forholdet mellem reaktanter og produkter en konstant kaldet ligevægtskonstanten. Du kan bruge ligevægtskonstanter til at beregne koncentrationen af HCO3- i en opløsning, hvis du kender delvist tryk fra kuldioxid, CO2.
Skriv de kemiske ligninger for de reaktioner, der omdanner opløst kuldioxid til kulsyre, bikarbonat og carbonat. Ligningerne er som følger:
H2O + CO2 <=> H2CO3 <=> H + og HCO3- <=> endnu en H + og CO3 med en ladning på -2.
Alle reaktioner i denne serie er tovejs, med andre ord, reaktionen kan gå fremad eller omvendt. Du kan beregne koncentrationen af bikarbonat, HCO3, ved ligevægt ved hjælp af ligevægtskonstanter.
Antag, at systemet er ved stuetemperatur og standard atmosfærisk tryk, at carbonat kun er til stede i ubetydelige mængder, og at bicarbonat og kulsyre er den dominerende art i opløsning. Dette er en gyldig antagelse, hvis pH er 8 eller 9 eller derunder - i neutrale og sure opløsninger, med andre ord. I stærkt alkaliske opløsninger kan du antage den modsatte antagelse - at kulsyre kun findes i mindre mængder, mens bikarbonat og carbonat er den dominerende art.
Beregn koncentrationen af opløst CO2 i mol pr. Liter ved hjælp af Henrys Law som følger:
Samlet opløst CO2 = (2,3 x 10 ^ -2) * (delvist CO2-tryk)
Beregn mængden af kulsyre, der er til stede ved hjælp af følgende formel:
(1,7 x 10 ^ -3) * (koncentration af opløst CO2) = kulsyre-koncentration
Indsæt kulsyre-koncentrationen i følgende ligning, hvilket er en rimelig tilnærmelse, da kulsyre er en svag syre:
4,3x10 ^ -7 = (X ^ 2) / (koncentration af kulsyre)
Løs op for X ved at multiplicere begge sider med koncentrationen af kullsyre og derefter tage firkantsroden på begge sider. Dit svar vil være den anslåede koncentration af bikarbonat.